3. Головна балка

У цьому розділі курсового проекту необхідно виконати розрахунок головної балки. Розглядається центральна балка, розташована по вісі Б (рис. 1), тому що вона є найбільш навантаженою. Оскільки така балка сприймає значне навантаження, то відповідно до сортаменту в більшості випадків не вдається підібрати прокатний профіль – сортаменту не вистачає. Тому рекомендується проектувати головну балку складеного зварного поперечного перерізу з окремих сталевих листів.

Зазвичай виникнення пластичних деформацій в другорядних балках балкових кліток є небажаним, тому відповідно до класифікації за ДБН [2], такий елемент відноситься до 1-го класу.

Відповідно до ДБН [2] така балка при відсутності динамічних навантажень має відповідати семи основним вимогам:

• міцності за нормальними напруженнями;

• міцності за дотичними напруженнями;

• міцності за приведеними напруженнями;

• міцності за локальними напруженнями;

• загальної стійкості;

• місцевої стійкості елементів перерізу;

• жорсткості.

Розрахунок балки виконується наступним чином.

3.1. Визначення розрахункових характеристик сталі.

Спочатку визначимо розрахункові характеристики сталі, з якої буде виготовлено головну балку. Вони відшукуються за відповідними таблицями ДБН [2] залежно від заданого за вихідними даними класу сталі (позиція 1 вихідних даних):

- нормативний опір R_un = 380 МПа = 38 кН/см² (для листового прокату сталі класу С285 товщиною від 10 до 20 мм) – табл. Е.2¹ дод. Е ДБН [2];

- розрахунковий опір R_y = 260 МПа = 26 кН/см² (для листового прокату сталі класу С285 товщиною від 10 до 20 мм) – табл. Е.2 дод. Е ДБН [2];

- модуль пружності Е = 2,06  10⁵ МПа = 20 600 кН/см² (для всіх сталей незалежно від їх типу) – табл. Г.1² дод. Г ДБН [2].

3.2. Визначення навантажень.

Визначимо навантаження, які діють на головну балку. Навантаженнями на головну балку є реакції другорядних балок, прикладені в місці їх обпирання, а також власна вага самої балки.

Реакції другорядних балок визначаються від двох другорядних балок для граничного та експлуатаційного значень навантажень за виразами:

кН;

кН.

Характеристичне значення навантаження від власної ваги головної балки на даному етапі може бути встановлено лише наближено, оскільки переріз балки поки ще невідомий. Рекомендується приймати це значення в залежності від прольоту балки наступним чином:

кН/м для прольотів L = 9,0 – 11,0 м;

кН/м для прольотів L = 12,0 – 15,0 м;

кН/м для прольотів L = 16,0 – 18,0 м.

Тоді в нашому випадку приймемо для заданого прольоту балки L = 12,0 м (позиція 7 вихідних даних) кН/м.

Відповідні розрахункові граничне та експлуатаційне значення дорівнюватимуть (позначено додатковим індексом “L”):

кН/м;

кН/м,

де _fm – коефіцієнт надійності за граничним значенням навантаження для навантаження від власної ваги сталевих елементів визначається за табл. 5.1 ДБН [4];

_fе – коефіцієнт надійності за експлуатаційним значенням навантаження, який в практиці проектування для авантаження від власної ваги сталевих елементів здебільшого приймається _fе = 1,0.

Розрахунок головної балки проводиться в три етапи. Спочатку визначаються внутрішні розрахункові зусилля від зовнішнього навантаження, адже їх розподіл є не зовсім простим. Потім виконується компонування поперечного перерізу балки, а далі – перевірка скомпонованого перерізу на виконання необхідних вимог за ДБН [2].